CN113479037B - 一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆，属于压缩机集成技术领域。集成式制冷装置包括压缩机、水冷冷凝器、电池冷却器和气液分离器。压缩机的进口端盖上开设有与压缩机的冷媒流入口相连通的第一冷媒通道，其出口端盖上开设有与压缩机的冷媒流出口相连通的第二冷媒通道；水冷冷凝器安装在出口端盖上，水冷冷凝器的入口与第二冷媒通道相连通；电池冷却器安装在进口端盖上，电池冷却器的入口与水冷冷凝器的出口相连通；气液分离器安装在进口端盖上，气液分离器的入口与电池冷却器的出口相连通，气液分离器的出口与冷媒流入口相连通。本发明减少空调管路，节省布置空间，降低空调系统成本，提高了压缩机的制冷效率。

Description

一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆
技术领域
本发明涉及压缩机集成技术领域，具体涉及一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆。
背景技术
目前，行业内集成化是国内外各主机厂的发展趋势，可降低整车的热管理系统的成本，同时还可降低能耗。虽然有部分车辆做到集成系统，但仍以传统热泵系统为主，利用余热和电加热组合的形式来满足低温下的制热需求。同时这种集成设计只是在系统零部件集成做了尝试，机舱布置复杂，热管理系统的集成度不高。此外，压缩机与其他系统是相对独立设计，无法做到压缩机同水冷冷凝器等热管理系统的一体化集成设计。因此普遍存在管路布置复杂问题、成本重量高等问题。因此，需要提供一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆，以改善现有技术中由于压缩机与其他热管理系统通过空调管路连接，导致系统压损增大，最终使得压缩机制冷效率较低的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种集成式制冷装置，该集成式制冷装置包括：压缩机、水冷冷凝器、电池冷却器和气液分离器和电子膨胀阀、电磁阀，单向阀。
其中，压缩机的进口端盖上开设有与所述压缩机的冷媒流入口相连通的第一冷媒通道，其出口端盖上开设有与所述压缩机的冷媒流出口相连通的第二冷媒通道；
水冷冷凝器安装在所述出口端盖上，所述水冷冷凝器的入口与所述第二冷媒通道相连通；
电池冷却器安装在所述进口端盖上，所述电池冷却器的入口与所述水冷冷凝器的出口相连通；
气液分离器安装在所述进口端盖上，所述气液分离器的入口与所述电池冷却器的出口相连通，所述气液分离器的出口与所述冷媒流入口相连通。
在本发明一实施例中，所述第一冷媒通道包括第一冷媒流入通道和第一冷媒流出通道，所述第一冷媒流入通道将所述水冷冷凝器的入口与所述冷媒流出口相连通，所述第一冷媒流出通道与所述水冷冷凝器的出口相连通。
在本发明一实施例中，所述第一冷媒通道包括第一冷媒流入通道和第一冷媒流出通道，所述第一冷媒流入通道将所述水冷冷凝器的入口与所述冷媒流出口相连通，所述第一冷媒流出通道与所述水冷冷凝器的出口相连通。
在本发明一实施例中，所述第一冷媒通道上开设有冷媒流入通道，所述第二冷媒通道上开设有冷媒流出通道，所述冷媒流入通道和所述冷媒流出通道相连通。
在本发明一实施例中，所述第一冷媒流入通道上安装有第一冷媒流量控制阀。
在本发明一实施例中，所述第二冷媒流入通道上安装有第二冷媒流量控制阀。
在本发明一实施例中，所述第一冷媒流量控制阀为电子膨胀阀和/或电磁阀。
在本发明一实施例中，所述第二冷媒流出通道上安装有冷媒流出控制阀。
在本发明一实施例中，还提供一种车载空调系统，包括上述任一项所述的集成式制冷装置。
在本发明一实施例中，还提供一种车辆，包括上述任一项所述的集成式制冷装置。
综上所述，本发明提供一种集成式制冷装置和车载空调系统及车辆。通过在压缩机进口端盖和出口端盖上分别安装有第一冷媒通道和第二冷媒通道，并将水冷冷凝器、电池冷却器和气液分离器直接与第一冷媒通道或第二冷媒通道相连通。使用冷媒通道替代传统的空调管路，可减小系统压损，使得压缩机进口端的吸气压力变大，从而提高了压缩机的制冷效率。同时这种集成化设计有效减少了整个空调系统部件的重量，节约了整车空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示为本发明一实施例中集成式制冷装置的结构示意图；
图2显示为本发明一实施例中压缩机出口端盖与水冷冷凝器连接的结构示意图；
图3显示为本发明一实施例中压缩机进口端盖与气液分离器和电池冷却器连接的结构示意图。
元件标号说明：
100、压缩机；101、出口端盖；102、进口端盖；103、第二冷媒通道；104、第一冷媒通道；1031、第二冷媒流入通道；1032、第二冷媒流出通道；1041、第一冷媒流入通道；1042、第一冷媒流出通道；200、水冷冷凝器；201、水冷冷凝器的入口；202、水冷冷凝器的出口；300、气液分离器；301、气液分离器的入口；302、气液分离器的出口；400、电池冷却器的入口；401、电池冷却器的出口；500、冷媒流出通道；600、冷媒流入通道；700、第一冷媒流量控制阀；800、第二冷媒流量控制阀；900、冷媒流出控制阀。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
请参阅图1至图3。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
请参阅图1，图1为本发明一实施例中集成式制冷装置的结构示意图。本发明提供一种集成式制冷装置、制冷系统和车辆。通过在压缩机100进口端盖102和出口端盖101上分别安装有第一冷媒通道104和第二冷媒通道103，并将水冷冷凝器200、电池冷却器(未在图中示出)和气液分离器300直接与第一冷媒通道104或第二冷媒通道103相连通。使用冷媒通道替代传统的空调管路，可减小系统压损，使得压缩机100进口端的吸气压力变大，从而提高了压缩机100的制冷效率。同时这种集成化设计有效减少了整个空调系统部件的重量，节约了整车空间。
请参阅图1，在本发明一实施例中，该集成式制冷装置包括：压缩机100、水冷冷凝器200、电池冷却器和气液分离器300。
上述压缩机100的进口端盖102上设置有与压缩机100的冷媒流入口(未在图中示出)相连通的第一冷媒通道104，其出口端盖101上设置有与压缩机100的冷媒流出口(未在图中示出)相连通的第二冷媒通道103。其中，在生产压缩机100进口端盖102时，可以通过一体成型的方式将第一冷媒通道104铸造在进口端盖102上，还可以将第一冷媒通道104通过铸造等方式固定安装在已有压缩机100进口端盖102上，对现有压缩机100进行改造。第二冷媒通道103的安装方式与第一冷媒通道104相同，在此不再详述。
请参阅图1和图2，图2为本发明一实施例中压缩机100出口端盖101与水冷冷凝器200连接的结构示意图。上述水冷冷凝器200用于对从压缩机100内流出的冷媒进行散热降温处理，将高温高压的气态冷媒转换成为液态冷媒。具体地，可将水冷冷凝器200安装在出口端盖101远离压缩机100的一侧，水冷冷凝器的入口201与第二冷媒通道103相连通。可将水冷冷凝器的入口201插入至第二冷媒通道103内，并进行密封处理，从而避免冷媒泄露。
请参阅图1至图3，图3为本发明一实施例中压缩机100进口端盖102与气液分离器300和电池冷却器连接的结构示意图。上述电池冷却器安装在进口端盖102远离压缩机100的一侧，电池冷却器的入口400与水冷冷凝器的出口202相连通。从水冷冷凝器200流出的液态冷媒在电池冷却器内与电池冷却液进行热交换，对电池进行降温处理后，变成气态或气液混合态的物质流出。从而可避免积热过多引发电池热失控，导致造成电池爆炸等危险。
上述气液分离器300安装在进口端盖102上，气液分离器的入口301与电池冷却器的出口401相连通，气液分离器的出口302与压缩机100冷媒流入口相连通。气液分离器300用于对从电池冷却器流出的气液混合态的物质进行气液分离，通过移除气体中所夹带的大尺寸液滴。防止液态冷媒液击压缩机100，保证压缩机100的正常运转。
请参阅图1至图3，需要说明的是，在第一冷媒通道104和第二冷媒通道103上开设有对应的连接口(未在图中示出)，用于将水冷冷凝器200、电池冷却器和气液分离器300安装到相应冷媒通道上实现连通。此外，上述水冷冷凝器200、电池冷却器和气液分离器300与对应冷媒通道的接口需要进行二次加工，从而保证安装面的密封，避免冷媒从接口中流出导致冷媒泄露的现象发生。
请继续参阅图1和图3，在本发明一实施例中，第一冷媒通道104包括第一冷媒流入通道1041和第一冷媒流出通道1042，其中，第一冷媒流入通道1041与电池冷却器的入口400相连通，第一冷媒流出通道1042将电池冷却器的出口401与气液分离器的入口301相连通。来自水冷冷凝器200的液态冷媒流入至第一冷媒流入通道1041内后，通过电池冷却器的入口400流入电池冷却器内进行冷却降温，此过程中液态冷媒蒸发吸热，将冷却液的热量带走，由液态变为气态和液态的混合物。降温完毕后的气液态混合物质从电池冷却器的出口401流进第一冷媒流出通道1042。再通过气液分离器的入口301进入气液分离器300内进行气液分离，分离出的气态冷媒通过气液分离器的出口302直接进入压缩机100的冷媒流入口，最终进入压缩机100内进行压缩。通过将第一冷媒流入通道1041和第一冷媒流出通道1042取代传统的空调管路，缩短了冷媒的流通路径，减小了系统压损，保证从气液分离器300出来的冷媒尽可能多的进入压缩机100内，极大地提高了压缩机100制冷系数，从而使压缩机100的制冷效率得到显著提升。
请参阅图1和图2，在本发明一实施例中，第二冷媒通道103包括第二冷媒流入通道1031和第二冷媒流出通道1032，其中，第二冷媒流入通道1031将水冷冷凝器的入口201与压缩机100的冷媒流出口相连通，第二冷媒流出通道1032与水冷冷凝器的出口202相连通。从压缩机100压缩的冷媒通过出口端盖101上的冷媒流出口流进第二冷媒流入通道1031中，通过水冷冷凝器的入口201流入水冷冷凝器200内进行降温处理后，从水冷冷凝器的出口202流入至第二冷媒流出通道1032内。通过设置第二冷媒流入通道1031和第二冷媒流出通道1032，可保证冷媒的流通路线，不会将经过水冷冷凝器200处理的冷媒和未经水冷冷凝器200处理的冷媒相互混合。
请参阅图1至图3，在本发明一实施例中，第一冷媒通道104上开设有冷媒流入通道600，第二冷媒通道103上开设有冷媒流出通道500，冷媒流出通道500和冷媒流入通道600相连通。具体地，冷媒流出通道500与第二冷媒流出通道1032相连通，并沿径向朝远离压缩机100出口端盖101的方向伸出一定距离。冷媒流入通道600与第一冷媒流入通道1041相连通，并沿径向朝远离压缩机100进口端盖102的方向伸出一定距离。冷媒流出通道500和冷媒流入通道600之间可使用空调管路连通。可将空调管路的一端插入至冷媒流出通道500内，空调通道的另一端插入至冷媒流入通道600内，从而实现了将水冷冷凝器200降温后的冷媒传送至电池冷却器内进行循环处理的过程。
请参阅图1和图3，在本发明一实施例中，第一冷媒流入通道1041上安装有第一冷媒流量控制阀700，在压缩机100进口端盖102上，第一冷媒流量控制阀700安装在位于电池冷却器的入口400与冷媒流入通道600之间的第一冷媒流入通道1041上，用于调控冷媒在冷媒通道上的流量，达到节流降压的目的。在本发明一实施例中，第一冷媒流量控制阀700为两个，分别安装在冷媒流入通道600的两侧，不仅可以调控由水冷冷凝器200进入电池冷却器的冷媒流量，还可对外界进入电池冷却器的冷媒流量做出及时调整。
请参阅图1和图2，在本发明一实施例中，第二冷媒流入通道1031上安装有第二冷媒流量控制阀800，在压缩机100出口端盖101背离压缩机100的一侧，根据压缩机100流出冷媒量的大小适应性调整第二冷媒流量控制阀800的开闭程度，精确控制冷媒流量，使得压缩机100保持高效运行状态。在本发明一实施例中，第二冷媒流量控制阀800为两个，分别安装在压缩机100冷媒流出口两侧的第二冷媒流入通道1031上，根据压缩机100流出冷媒流量适当调整外界进入水冷冷凝器200的冷媒数量，使得最终进入水冷冷凝器200的冷媒保持相对平衡状态。
请继续参阅图1至图3，为了提升流量的调控速率，在本发明一实施例中，第一冷媒流量控制阀700为电子膨胀阀和/或电磁阀。第二冷媒流量控制阀800为电子膨胀阀。在压缩机100进口端盖102上，电子膨胀阀通过减小从水冷冷凝器200流出的中温高压液态冷媒的流量，使得通过电子膨胀阀后冷媒的气压减小，将冷媒转为低温低态的液态形式，送入电池冷却器内进行汽化，达到制冷效果。在压缩机100出口端盖101上，电子膨胀阀可根据压缩机100流出冷媒的流量及时调控流入水冷冷凝器200的冷媒量，使得两者保持动态稳定状态。
请参阅图1和图2，在本发明一实施例中，第二冷媒流出通道1032上安装有冷媒流出控制阀900，冷媒流出控制阀900安装在水冷冷凝器的出口202与冷媒流出通道500之间的第二冷媒流出通道1032上，可实现对水冷冷凝器200流出冷媒流量的调控。进一步地，在本发明一实施例中，冷媒流出控制阀900为单向阀，起到单向调节的作用，防止冷媒倒流进入水冷冷凝器200内，从而降低制冷效果。
在本发明一实施例中，还提供一种车载空调系统，车载空调系统上安装有上述任一项所述的集成式制冷装置。
在本发明一实施例中，还提供一种车辆，车辆上安装有上述任一项所述的集成式制冷装置。
综上所述，本发明中，通过直接在压缩机进口端盖和出口端盖上开设第一冷媒通道和第二冷媒通道，替代了传统的空调管路连接，可将水冷冷凝器、电池冷却器和气液分离器直接通过相应的接口安装在相应的冷媒通道上，增强了压缩机与热管理系统的集成度，减轻了空调系统整体重量，节约了整车空间。同时，还可减小系统压损，使得压缩机进口端的吸气压力变大，从而提高了压缩机的制冷效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种集成式制冷装置，其特征在于，包括：
压缩机，其进口端盖上开设有与所述压缩机的冷媒流入口相连通的第一冷媒通道，其出口端盖上开设有与所述压缩机的冷媒流出口相连通的第二冷媒通道；
水冷冷凝器，安装在所述出口端盖上，所述水冷冷凝器的入口与所述第二冷媒通道相连通；
电池冷却器，安装在所述进口端盖上，所述电池冷却器的入口与所述水冷冷凝器的出口相连通；
气液分离器，安装在所述进口端盖上，所述气液分离器的入口与所述电池冷却器的出口相连通，所述气液分离器的出口与所述冷媒流入口相连通；
所述水冷冷凝器和所述气液分离器直接与所述第一冷媒通道或所述第二冷媒通道相连通，所述第一冷媒通道和所述第二冷媒通道缩短了冷媒的流通路径，保证冷媒的流通路线。
2.根据权利要求1所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第一冷媒通道包括第一冷媒流入通道和第一冷媒流出通道，所述第一冷媒流入通道将所述水冷冷凝器的入口与所述冷媒流出口相连通，所述第一冷媒流出通道与所述水冷冷凝器的出口相连通。
3.根据权利要求2所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第一冷媒流入通道上安装有第一冷媒流量控制阀。
4.根据权利要求3所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第一冷媒流量控制阀为电子膨胀阀和/或电磁阀。
5.根据权利要求1所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第二冷媒通道包括第二冷媒流入通道和第二冷媒流出通道，所述第二冷媒流入通道与所述电池冷却器的入口相连通，所述第二冷媒流出通道将所述电池冷却器的出口与所述气液分离器的入口相连通。
6.根据权利要求5所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第二冷媒流入通道上安装有第二冷媒流量控制阀。
7.根据权利要求5所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第二冷媒流出通道上安装有冷媒流出控制阀。
8.根据权利要求1所述的集成式制冷装置，其特征在于，所述第一冷媒通道上开设有冷媒流入通道，所述第二冷媒通道上开设有冷媒流出通道，所述冷媒流入通道和所述冷媒流出通道相连通。
9.一种车载空调系统，其特征在于，包括权利要求1至8所述的集成式制冷装置。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至8所述的集成式制冷装置。
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